Polskie silniki dużej mocy

: Opublikowano: 21 lutego 2013

W 1951 roku, inż. Zygmunt Okołów, po przymusowym opuszczeniu stanowiska dyrektora Centralnego Biura Konstrukcyjnego nr 5 (w skrócie CBK5) podjął próbę zorganizowania w Warszawie Centralnego Biura Konstrukcyjnego Silników Spalinowych. Celem nowego biura miało być projektowanie i badanie silników spalinowych przeznaczonych do napędu jednostek morskich i lokomotyw. Inicjatywę przyjęto do realizacji dzięki poparciu przedstawicieli przemysłu stoczniowego i żeglugi w 1952 roku.

Jacek Gembara

W owym czasie zarówno Okołowowi jak i jego współpracownikowi Aleksandrowi Rummlowi brakowało odpowiedniego doświadczenia w tej dziedzinie. Nadrobili to jednak dość szybko (i z nawiązką) studiując zachodnią i rosyjską literaturę branżową, oraz odbywając praktyki na okrętach. Któż dziś ma taką determinację.
W skład nowo utworzonej jednostki zwanej CBKSS będącej częścią Centralnego Biura Konstrukcyjnego Maszyn w Bytomiu weszli Zygmunt Okołów w funkcji kierownika, Aleksander Rummel, jako kierownik działu silników, oraz kilku stałych doradców: prof. Zdzisław Rytel i Kazimierz Szawłowski.

Pierwszym owocem ich pracy był doświadczalny, dwusuwowy silnik wysokoprężny o przepłukiwaniu poprzecznym i o trzech cylindrach, oznaczony symbolem 3D55. Jego prototyp wykonano w zakładach Cegielskiego w Poznaniu, gdzie też przechodził pierwsze testy na początku 1958 roku. Silnik miał pojemność jednego cylindra rzędu 218 litrów, co dawało całkowitą pojemność 654 litr, i rozwijał moc 1800 KM, przy 165 obrotach na minutę, osiągając przy tym) – niebagatelne niemal – 105000 Nm. Trzeba tu zaznaczyć, że były to bardzo dobre parametry.

Silniki takich mocy i pojemności osiągają swe parametry robocze przy bardzo niskich obrotach, co wiąże się z potężną ich bezwładnością, która to rozerwałaby je na strzępy przy obrotach, jakie osiągają silniki dzisiejszych aut. W związku z bardzo pozytywnymi rezultatami testów zdecydowano o rozpoczęciu produkcji rodziny silników opartej na doświadczalnym 3D55. I tak w 1959 r. CBKSS wysłało do Zakładów Cegielskiego pełną dokumentację konstrukcyjną wersji 9-cio cylindrowej o symbolu 9D55. Posiadający trzy razy więcej cylindrów silnik rozwijał 5000 KM, przy 150 obrotach na minutę. Zakłady HCP (Henryk Cegielski Poznań) wykonały dwa takie silniki, które zainstalowano na statkach Jan Ziska i Szczawnica w 1962 roku. W tym samym roku silnik 9D55 przeszedł modernizację polegającą na zwiększeniu pojemności skokowej.
W okresie 1965-1971 wykonano piętnaście silników 7D55, jak łatwo się domyśleć – o siedmiu cylindrach. Dzięki powiększonej pojemności, mimo mniejszej o dwa liczby cylindrów, silnik 7D55 uzyskiwał 4900 KM. Ograniczając liczbę cylindrów i zwiększając ich pojemność można w prosty sposób zmniejszyć straty tarcia w silniku posiadającym przecież mniej ruchomych / trących elementów. Dziewięć spośród wyprodukowanych silników 7D55 zainstalowano na drobnicowcach Polskiej Żeglugi Morskiej, dwa na radzieckich statkach, a cztery w elektrowni Manta w Ekwadorze.

Jednostki serii D55 odznaczały się wysokim stopniem niezawodności i bardzo dobrymi parametrami eksploatacyjnymi. Warto zaznaczyć, że określenie „produkcja seryjna” w odniesieniu do silników okrętowych nie oznacza setek tysięcy sztuk w skali roku, jak w przypadku aut osobowych.
Rozochoceni takim sukcesem konstruktorzy przystąpili do dalszych prac rozwojowych. I tak powstał silnik średnioobrotowy (o przeznaczeniu morskim, do współpracy z przekładnią) oznaczony jako C30. Zbudowany w roku 1965 prototyp silnika o ośmiu cylindrach 8C30 uzyskał wszystkie założone parametry. Opracowano więc dokumentację produkcyjną silnika 12VC30 o dwunastu cylindrach w układzie widlastym, licząc na kolejny sukces. Niestety serii C30 nie było dane wejść do produkcji seryjnej z powodu coraz większego zaangażowania Zakładów HCP w produkcję licencyjnych silników szwajcarskiej firmy Sulzer, duńskiej Burmeister i Wain oraz francuskiej SEMT-Pielstick. Po raz kolejny obce licencje wyparły naszą myśl konstrukcyjną.

Silniki kolejowe
Prężna ekipa CBKSS, równolegle do prac nad silnikami okrętowymi, konstruowała silniki do napędu lokomotyw spalinowych. Założenia zakładały opracowanie zunifikowanej rodziny silników o ośmiu, dwunastu i szesnastu cylindrach w układzie V i mocach od 800 do 2400 KM przy 1000 obrotach na minutę. Rodzina tych silników otrzymała nazwę C22. Już w 1959 roku zbudowano silnik doświadczalny 1C22, o jednym cylindrze, o pojemności 10,2 litra. Gdy bada się parametry termodynamiczne silnika, proces spalania, kształt komory spalania i proces wymiany ładunku, wystarczy mieć do tego celu jeden cylinder – jest to praktyka dość powszechna. Rezultaty badań znacznie przewyższyły oczekiwania konstruktorów, co pozwoliło na szybkie opracowanie dokumentacji silnika 8C22 o ośmiu już cylindrach w układzie widlastym o kącie 50 stopni i mocy 800 KM przy 1000 obr/min. Zakłady HCP zbudowały pięć silników 8C22. Po intensywnych badaniach i modernizacji silnik wszedł do produkcji z oznaczeniem a8C22 w 1965 roku. Do 1980 roku Zakłady HCP wyprodukowały 2000 sztuk modelu a8C22, który użyto do napędu lokomotyw manewrowych w naszych PKP. Do dziś silniki te cieszą się najlepsza opinią wśród maszynistów za ich nienaganną pracę i legendarną już niezawodność.
Ucieszeni sukcesem pierwszego silnika serii C22 konstruktorzy przystąpili niezwłocznie do pracy nad wersją dwunastocylindrową 12C22 z chłodzeniem powietrza doładowującego o mocy 1800 KM. W latach 1967-68 badano dwa takie silniki. Jeden na hamowni, a drugi w lokomotywie. Pomimo bardzo pozytywnych rezultatów silniki nie weszły do produkcji.

Po tym doświadczeniu nie podjęto już prac nad jednostką 16C22. Zmodernizowano za to dobrze już znany a8C22 wyposażając go w chłodnicę powietrza doładowującego. Taka modyfikacja podniosła moc silnika oznaczonego jako a8C22W do 1200 KM. Silniki te znalazły zastosowanie w ciężkich lokomotywach przetokowych SM31. W sumie, między rokiem 1976 a 1980 wyprodukowano 174 sztuki a8C22W cieszącego się również znakomitą opinią.
Idąc utartą już drogą modyfikacji, podobnie jak w przypadku silników okrętowych rodziny D55, gdzie po zwiększeniu pojemności „obcięto” dwa cylindry modelowi 9D55 by zwiększyć jego sprawność mechaniczną, tak i tu konstruktorzy postanowili zbudować silnik 6C22 o sześciu cylindrach, ale z chłodnicą powietrza doładowującego, który miał w przyszłości zastąpić słabszą, 800-konną wersję a8C22. Zbudowany prototyp osiągał założone 800 KM przy korzystniejszych parametrach eksploatacyjnych. Mimo tego nie został wprowadzony do produkcji. Zakupiona bowiem została licencja na silniki kolejowe dwunasto- i szesnastocylindrowe u Fiata o mocach od 1700 do 3000 KM przy 1500 obr./min.

Lokomotywa-SM31
Lokomotywa SM31
źródło: sigman.kolej.org.pl

Jak się wkrótce okazało silniki Fiata o oznaczeniu 2112-SSF produkowane w HCP nie zostały, mówiąc oględnie, doprowadzone do dojrzałości konstrukcyjnej, co skutkowało poważnymi awariami wałów korbowych. W takiej sytuacji zwrócono się o pomoc do CBKSS. Tak więc konstruktorom, których myśl twórczą zabiła licencja Fiata, przyszło teraz ratować tę licencję.

Mając własne, doskonałe silniki musiano korygować błędy jednostek Fiata. To musiało być przykre. Bez trudu usunięto niedopracowania konstrukcyjne fiatowskich silników, które już więcej nie sprawiały kłopotów.
Od tego okresu datuje się początek końca CBKSS. W roku 1970 rozpoczęto przenoszenie prac konstrukcyjnych do biura w Poznaniu przy Zakładach Cegielskiego, a CBKSS jeszcze przez jakiś czas zajmowało się projektowaniem chłodnic i tłumików do licencyjnych jednostek. Praca w CBKSS nie przyciągała już ludzi twórczych i zdolnych.
I tak „nieomylna” władza rozwiązała „problem” łamiąc po raz kolejny losy ludzi zdolnych i twórczych. Historia każdej inicjatywy z dziedziny techniki i motoryzacji przebiegała według takiego samego schematu: inicjatywa, rozwój, sukcesy, reakcja władzy, upadek...

Jacek Gembara

Literatura:
A. Rummel: Polskie konstrukcje i licencje motoryzacyjne
w latach 1922 – 1980, WKiŁ, 1986

artykuł pochodzi z wydania Grudzień 12 (63) 2012